ویژگی های کششی پلیمرها

ویژگی های کششی پلیمرها

بیشتر پرکننده ها مدول کششی و استحکام تسلیم پلیمرها را زیاد می کنندT ولی تغییر طول در پارگی را کاهش می دهند. البته که در این قاعده استثنا نیز وجود دارد. به طور ویژه در مقادیر کم، توزیع نامناسب، حضور کلوخه ها و چسبندگی ضعیف به پلیمر. تاثیر یک پرکننده بر ویژگی های کششی به شدت تابع نسبت طول به قطر آن است. هر چه این بیشتر باشد. در مقدار مساوی ویژگی های کششی بیشتر تقویت خواهند شد.

در مقایسه پلیمرهای دارای پرکننده های مختلف با هم، بهتر است. به جای در صد وزنی، در صد حجمی با هم مقایسه شود، زیرا ویژگی ها بیشتر تابع در صد حجمی هستند تا وزنی.

در مصارفی که ویژگی های کششی مهم هستند باید مورد توجه شود. چراکه افت استحکام کششی در محدوده نقطه جوش برای پلیمرهای دارای پرکننده بیشتر است. به طور کلی می توان گفت که در پلاستیک های دارای الیاف افت استحکام در خط جوش تا ۵۰در صد، در پرکننده های صفحه ای تا ۳۰ درصد و در پرکننده های گرد تا ۱۵ درصد است.

 ویژگی های ضربه ای

به طور کلی افزایش صلبیت به معنی کاهش چقرمگی است. چقرمگی یک ماده با آزمون های بسیار متنوعی اندازه گیری می شود که لزوما خیلی با هم همسان نیستند. به طور کلی استحکام ضربه ای پلیمر دارای پرکننده تابع نوع پرکننده و اندازه گیری آن، نوع پلیمر، دما، مقدار پرکننده، نسبت طول به قطر، کشش سطحی، افزودنی ها و بسیاری عوامل دیگر است.

از نظر پرکننده می توان گفت که استفاده از پرکننده ی ریزتر، گردتر و با پوشش دهی سطحی باعث بهبود استحکام ضربه ای می شود. پوشش دهی علاوه بر کمک به توزیع بهتر از تشکیل کلوخه ها که ضعیف هستند، جلوگیری می کند. در عمل بهبود استحکام ضربه ای یا از یک افزودنی بهبود دهنده ی استحکام ضربه ای استفاده می شود یا از یک پلاستیک اصلاح شده با لاستیک به عنوان ماتریس استفاده می شود.

ویژگی های گرمایی

پلاستیک ها هدایت گرمایی کم و ظرفیت گرمایی زیادی دارند. هدایت گرمایی بیشتر پرکننده ها حدود ۱۰ برابر پلیمر ها است و همزمان ظرفیت گرمایی آنها حدود نصف پلیمرهاست. افزودن حدود ۴۰ در صد وزنی یک پرکننده به پلاستیک ها هدایت گرمایی را حدود ۳ برابر زیاد می کند و ظرفیت گرمایی را ۳۰ در صد کم می کند. این دو تغییر باعث می شود تا سرعت تولید محصول به ویژه در تزریق افزایش یابد. زیرا سرعت سرد کردن زیاد می شود. ضریب انبساط گرمایی پلیمرها حدود ۱۰ برابر پرکننده ها است، پس با افزودن پرکننده ها، می توان تغییرات ابعادی قطعات پلاستیکی بر اثر تغییر دما را کم کرد. از طرف دیگر تفاوت ضریب انبساط گرمایی پر کننده و پلیمر باعث می شود تا تغییرات دما باعث ایجاد تنش داخلی و تاب برداشتن قطعه شود.

همرفتگی پلاستیک ها نیز با افزودن پرکننده کم می شود که مقدار آن تابع نوع و شکل پرکننده است. از آن جا که پرکننده های معدنی حتی با یک نام و از شرکت های مختلف، ویژگی های متفاوتی دارند. بهتر است که نوع پرکننده بعد از طراحی قالب عوض نشود، زیرا باعث تغییر همرفتگی و تفاوت در ایجاد قطعه ی تزریقی می شود.

دمای خم شدن تحت بار (HDT) مانند مدول و تنش تسلیم با افزایش مقدار پرکننده زیادمی شود. پرکننده هایی که به شکل الیاف هستند این اثر را بیشتر نشان می دهند. و می توانند تا یک سقفی دمای HDT را زیاد کنند. این سقف توسط دمای ذوب، دمای تبدیل شیشه ای و تخریب پلیمر تعیین می شود.

 ویژگی های اصطکاکی و سطحی

پلیمرهایی مانند PTFE و پلی اتیلن ضریب اصطحکاک بسیار کمی دارند. اما از نظر مقاومت خزشی بسیار ضعیف هستند به ویژه تحت بار مکانیکی زیاد. برای دستیابی به هر دو ویژگی یا به پلیمرهایی خزش خوب دارند پرکننده های روان کننده مانند mos2، گرافیت و تفلون اضافه می شود. یا پرکننده های تقویت کننده به پلیمرهای با ضریب اصطکاک کم افزوده می شود.

پرکننده ها باعث مات تر شدن سطح قطعه می شوند. ولی با استفاده از پرکننده های ریزتر می توان این اثر را به حداقل رساند. با استفاده از پرکننده های خاص مانند گوی های شیشه ای، تالک پوشش داده شده و یا کائولن می توان مقاومت سطح به خراش را بهبود داد. بعضی پرکننده ها در ابعاد درشت می توانند با ایجاد زبری سطح از به هم چسبیدن سطوح جلوگیری کنند، که این ویژگی در تولید فیلم های پلاستیکی استفاده می شود.

ویژگی الکتریکی

هدایت الکتریکی پلیمرها را می توان به کمک پرکننده ها در دامنه ی گسترده ای تغییر داد. برای کم کردن مقاومت الکتریکی می توان از پرکننده های هادی برق مثل دوده، گرافیت، پودر و الیاف فلزی، میکا پوشش شده با فلز و مانند آن استفاده کرد. باید دقت کرد که در این موارد یک در صد وزنی بحرانی وجود دارد که کمتر از آن افزایش هدایت ناچیز است و بعد از آن هدایت به شدت زیاد می شود.

برای ایجاد ویژگی های ضد الکتریسته ساکن از مواد آلی مانند اسیدهای چرب و آمین های قطبی استفاده می شود. ولی در بعضی موارد از پرکننده های هادی برق در مقادیر کم نیز برای ایجاد این ویژگی استفاده می شود. در طرف دیگر طیف، وقتی که پلیمر باید عایق خوبی باشد.

بعضی از پرکننده ها با جذب رطوبت یا آزاد کردن یون می توانند اثرات مخربی بر ویژگی های عایقی پلیمر داشته باشند. برای جلوگیری از این مشکلات باید از پرکننده های بدون رطوبت و خالص استفاده کرد. مانند کائولن کلسینه شده و یا تالک.

از آن جا که هدایت توده ای پرکننده ها خیلی کمتر از هدایت سطحی آنها است. پلیمرهای دارای پرکننده، جریان برق را بیشتر از سطح عبور می دهند. با افزودن پرکننده های مغناطیسی مانند ضریب باریم، می توان ویژگی های آهنربایی در پلیمرها ایجاد کرد.

ویژگی های نوری

با آن که بیشتر پرکننده های معدنی بسیار سفید به نظر می رسند. ولی قدرت رنگ دهی آنها خیلی زیاد نیست زیرا ضریب شکست نور آنها خیلی با پلیمرها تفاوت ندارد. نتیجه آن که بسیاری از پلیمر های دارای پرکننده شفاف و نیمه شفاف هستند و بعضی از پرکننده ها مانند سولفات باریم و کربنات کلسیم کمی ویژگی رنگ دهی بهتری دارند.

رنگ دهی و پوشش دهی یک پرکننده تابع مقدار آن در فرمول است. به طور مثال پلی پروپلین دارای کمتر از ۵ در صد وزنی تالک؛ عملا شفاف است. بعضی از پرکننده ها به ویژه آنها که ذرات ورقی شکل دارند. با ایجاد فاصله بین رنگدانه ها می توانند قدرت رنگدهی و پوشش آنها را تقویت کنند. در پلاستیک های شفاف مانند پلی استایرن و PMMA افزودن پرکننده ها ظاهری ابری و شیری ایجاد می کند که در کاربردهای نور پردازی از آن استفاده می شود.

کلام آخر

در این مقاله، ویژگی های کششی در پلیمرها بررسی شد. شرکت شمش پلاستیک آزادی تولید کننده انواع شمش، لوله، میله، ورق، فوم  می توان اشاره کرد. برای خرید پلی استایرن همین الان وارد شوید!